KR20240100674A - 내충격성이 우수한 배터리 팩 - Google Patents

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KR20240100674A
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장재영
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Abstract

본 발명은 내충격성이 우수한 배터리 팩에 관한 것으로, 구체적으로 프레임부, 상기 프레임부에 수납되는 둘 이상의 전지셀, 상기 전지셀과 전기적으로 연결되는 BMU, 상기 BMU를 보호하기 위한 BMU 커버, 및 상기 프레임부 일면에 위치하는 제1 보호필름을 포함하되, 상기 프레임부는, 중앙이 개방된 사각형 모양의 외곽 프레임, 제1 지지 프레임, 제2 지지 프레임, 및 제1 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩에 관한 것이다.

Description

내충격성이 우수한 배터리 팩{A Battery Pack Having Excellent Impact Resistance}
본 발명은 내충격성이 우수한 배터리 모듈에 관한 것으로, 구체적으로 외력에 의해 배터리 팩이 휘는 것을 방지함으로써 BMU가 손상 받는 것을 최소화할 수 있는 내충격성이 우수한 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다.
현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.
한편, 디바이스가 이동이 가능한 슬림형 TV, 또는 휴대용으로 사용되는 노트북 등일 경우에는 경량화도 중요하지만 충격에 강해야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 배터리 팩의 분해사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 팩은 배터리 셀(20), 배터리 셀로부터 연장되는 전극 탭과 전기적으로 연결되는 보호회로모듈(30), 보호회로모듈 커버(50), 배터리 셀을 수용하기 위한 셀 수용부가 형성된 프레임(10)으로부터 셀 수용부의 반대 방향으로 돌출되어 전극 탭과 보호회로모듈을 서로 마주하는 방향으로 가압하기 위한 제1 가압 리브(40)를 포함하고 있다.
하지만 종래기술에 따른 배터리 팩의 경우, 복수개의 배터리 셀이 옆으로 나란하게 배치되어 있는 장방향 구조이므로 길이 방향으로의 외력에 의해 휘기 쉬운 구조이다.
한국공개특허공보 제2019-0048069호(2019.05.09.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에서는 외부 충격 등 외력에 의해 배터리 팩이 휨으로써 발생할 수 있는 배터리 매니지먼트 유닛의 손상을 방지할 수 있는 내충격성이 우수한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 배터리 팩 조립이 편리하면서 용접 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배터리 팩은 프레임부(100); 상기 프레임부(100)에 수납되는 둘 이상의 전지셀(200); 상기 전지셀(200)과 전기적으로 연결되는 BMU(300); 및 상기 BMU(300)를 보호하기 위한 BMU 커버(400);를 포함하되, 상기 BMU(300) 일면은 상기 프레임부(100)의 일측 가장자리 내측에 지지되고 상기 BMU(300) 타면은 상기 BMU 커버(400)에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 프레임부(100)는, 중앙이 개방된 사각형 모양의 외곽 프레임(110), 상기 외곽 프레임(110)의 일측 가장자리 내측에 위치하는 제1 지지 프레임(120), 상기 제1 지지 프레임(120)과 상기 외곽 프레임(110)의 타측 가장자리 내측을 연결하는 장방형 플레이트 모양의 제2 지지 프레임(130), 및 상기 제2 지지 프레임(130) 일면을 따라 위치하되 제2 지지 프레임(130)에 직교하게 배치된 플레이트 모양의 제1 리브(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 BMU 커버(400)는 커버 플레이트(410), 및 상기 외곽 프레임(110)에 상기 커버 플레이트(410)를 고정하기 위한 체결부(420)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 외곽 프레임(110)에 상기 체결부(420)가 체결되었을 시, 상기 커버 플레이트(410)는 상기 외곽 프레임(110) 외부로 돌출하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 외곽 프레임(110)에는 슬릿 모양으로 이루어진 하나 이상의 제1 수용부(111)가 구비되고, 상기 체결부(420)에는 상기 제1 수용부(111)에 삽입되는 제1 체결부(421)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제1 수용부(111)가 위치하는 상기 외곽 프레임(110)에는 상기 제1 수용부(111)와 연통하는 제1 체결홀(110a)이 구비되고, 상기 제1 체결부(421) 일측면에는 상기 제1 체결홀(110a)과 치합되는 제1 후크(421a)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제1 지지 프레임(120)과 인접하게 위치하는 상기 제1 리브(140) 일측 단부에는 상기 제1 리브(140)와 직교하는 방향으로 슬릿 모양의 제2 수용부(122)가 구비되고, 상기 체결부(420)에는 상기 제2 수용부(122)에 삽입되는 제2 체결부(422)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제2 수용부(122) 일측면에는 제2 체결홀(122a)이 구비되고, 상기 제2 체결부(422) 일측면에는 상기 제2 체결홀(122a)과 치합되는 제2 후크가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 커버 플레이트(410) 일면에는 제2 리브(430)가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제2 리브(430)는 일정 높이를 갖는 격자 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제2 리브(430) 높이는 상기 체결부(420) 높이 이하인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 제1 지지 프레임(120)에는 제1 플레이트(121)가 마련되며, 상기 제1 플레이트(121) 일면에는 일정 두께를 갖는 편평한 안착부(124)가 구비되고, 상기 BMU(300)는 상기 안착부(124)에 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 안착부(124)에는 하나 이상의 용접홀(125)이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 프레임부(100) 일면에는 접착제층이 도포된 제1 보호필름(500)이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 배터리 팩에서, 상기 프레임부(100) 타면에는 접착제층이 도포된 제2 보호필름(600)이 구비된 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 의하면, 전지셀들이 수납되는 프레임부에는 BMU 커버를 고정하기 위한 수용부들이 길이 방향을 따라 배치된 슬릿 구조이어서 길이방향으로 휘는 현상을 최소화할 수 있어, BMU의 손상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 의하면, 프레임부에는 폭 방향을 따라 구비된 제1 리브 일측 단부와 길이 방향으로 배치된 수용부가 서로 연결된 구조이어서, 전지셀들을 구획 및 고정하는 한편 폭 방향과 길이 방향으로의 휨 현상을 동시에 억제할 수 있다는 이점이 있다.
게다가 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 의하면, 전극단자와 BMU를 밀착시킨 상태에서 용접을 수행할 수 있는 구조이어서 용접 불량을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배터리 팩의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩을 일 방향에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 배터리 팩의 분해사시도이다.
도 4는은 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 전지셀의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 프레임부를 일 방향에서 바라본 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 프레임부를 타 방향에서 바라본 사시도이다.
도 7은 도 5의 A부분을 확대한 도면이다.
도 8은 도 5의 B부분을 확대한 도면이다.
도 9는 도 5의 C부분을 확대한 도면이다.
도 10은 도 5의 D부분을 확대한 도면이다.
도 11은 도 5의 E부분을 확대한 도면이다.
도 12는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 BMU 커버를 위에서 바라본 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시한 BMU 커버를 뒤집어서 바라본 사시도이다.
도 14는 도 12의 A부분을 확대한 도면이다.
도 15는 도 12의 B부분을 확대한 도면이다.
도 16은 도 12의 C부분을 확대한 도면이다.
도 17은 도 12의 D부분을 확대한 도면이다.
도 18은 도 12의 E부분을 확대한 도면이다.
도 19는 도 12에 도시한 BMU 커버의 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한 도면에서 표시한 X축 방향은 폭방향, Y축 방향은 길이 방향 그리고 Z축 방향은 높이방향으로 정의하기로 한다.
또한 일면과 타면은 Z축 방향을 기준으로 할 시 서로 마주보고 있는 면들이며, 일측면과 타측면은 X축 방향 또는 Y축 방향을 기준으로 할 시 서로 마주보고 있는 측면을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 배터리 팩에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면서 설명하기로 한다.
본 발명의 배터리 팩은 노트북이나 슬림(slim) TV에 장착될 수 있고, 바람직하게는 슬림(slim) TV에 장착되지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 팩을 일 방향에서 바라본 사시도, 도 3은 도 2에 도시한 배터리 팩의 분해사시도 그리고 도 4는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 전지셀의 사시도이다. 도 2 내지 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 프레임부(100), 프레임부(100)에 수납되는 둘 이상의 전지셀(200), 전지셀(200)과 전기적으로 연결되는 BMU(300), BMU(300)를 보호하기 위한 BMU 커버(400), 프레임부(100) 일면에 위치하는 제1 보호필름(500), 및 프레임부(100) 타면에 위치하는 제2 보호필름(600)을 포함하여 구성될 수 있다.
프레임부(100)는 전지셀(200)과 BMU(300)를 수납 및 고정하고, 외부 충격으로부터 이들을 보호하기 위한 구성으로 전체적인 외형은 대략 사각형 모양이며, 이와 관련한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
프레임부(100)에 수납되는 전지셀(200)은 파우치형 전지셀이 바람직하고, 이러한 파우치형 전지셀은 셀 케이스(210), 셀 케이스(210)에 수납되는 전극조립체(미도시), 및 일측은 전극조립체의 탭 다발과 연결되고 타측은 셀 케이스(210) 외측으로 돌출하도록 위치하는 한 쌍의 전극단자(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
셀 케이스(210)는 제1 케이스와 제2 케이스로 구성될 수 있으며, 전극 조립체(미도시)를 수납할 수 있도록 제1 케이스 및 제2 케이스 중 어느 하나 이상의 케이스에는 포켓 모양의 수납공간이 형성되어 있다. 이러한 셀 케이스(210)는 외부 수지층, 금속층 및 내부 수지층으로 이루어진 라미네이트 시트를 사용하여 수납공간을 형성한다.
외부 수지층은 셀 케이스(210) 최외곽에 위치하는데 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록, 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일 예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
외부 수지층과 접하는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 박막을 사용할 수 있다. 그리고, 내부 수지층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링부는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부 수지층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리에틸렌 아크릴산(Polyethylene Acrylic Acid), 폴리부틸렌(Polybutylene) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지, 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
전극 조립체(미도시)는 분리막을 사이에 두고 음극과 양극이 번갈아 가면서 복수회 반복하여 적층된 구조이고, 음극 단자와 양극 단자로 구성된 한 쌍의 전극 단자(220)는 음극 탭 및 양극 탭과 전기적으로 연결된 후 셀 케이스(210) 외부로 노출된다.
전극 조립체에 관해 보다 상세하게 설명하면, 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 셀조립체, 장방형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 적층되는 구조인 단위셀들로 구성되는 스택형 셀조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 셀조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 셀조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.
비록 도 2 및 3에서는 4개의 전지셀(200)이 프레임부(100)에 장착되는 것으로 도시하고 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 2개 또는 5개 이상일 수 있다.
BMU(Battery Management Unit)(300)는 전지셀(200)들의 동작을 제어하는 구성이다. 상세하게, 전지셀(200)의 양극 단자와 음극 단자에 전기적으로 연결되어, 디바이스(미도시)로 공급되는 전원을 제어하고, 과충전, 과방전 또는 과전류 등을 인식하여 이로 인해 발생될 수 있는 과열이나 폭발을 방지하는 기능을 수행하는데, 이러한 BMU(300)는 공지된 장치에 해당되므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
BMU 커버(400)는 BMU(300)가 손상 받는 것을 방지할 목적으로 BMU(300) 일면, 즉 도면에서 바라볼 때 상면에 안착된다. 외력 등 다양한 원인으로 인해 프레임부(100)가 길이 방향(Y축 방향)이나 폭 방향(X축 방향)으로 휠 경우, BMU(300)도 함께 휘어 BMU(300)를 구성하는 부품들이 파손 내지 고장이 발생할 수 있고, 따라서 외력으로부터 BMU(300)를 보호하기 위하여 BMU 커버(400)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 기능을 수행하는 BMU 커버(400)는 BMU(300)를 완전히 커버할 수 있을 정도의 넓이를 갖는 것이 바람직하고, 단락 방지를 위해 절연체 재질로 이루어지는 것이 보다 바람직한데, 이러한 BMU 커버(400)에 관한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
이어서, 제1 보호필름(500)은 프레임부(100)의 일면, 즉 도 1을 기준할 시 프레임부(100) 상면을 커버하도록 장착되는데, 프레임부(100) 일면을 모두 커버할 정도이면서 얇은 시트로 이루어지는 것이 바람직하고, 프레임부(100)에 부착된 후 쉽게 떨어지지 않도록 가장 자리를 따라서는 프레임부(100)의 타면 일부 영역까지 연장되는 다수개의 연장부(510)가 구비되는 것이 보다 바람직하다.
제2 보호필름(600)은 프레임부(100)의 타면, 즉 도 1을 기준할 시 프레임부(100) 하면에 장착되며, 프레임부(100) 타면을 모두 커버할 정도의 크기를 갖는 얇은 시트이고, 제1 보호필름(500)과 동일한 재질일 수 있다.
물론 제1 보호필름(500)과 제2 보호필름(600) 일면, 다시 말해 프레임부(100)의 상면과 하면을 향하는 면에는 각각에는 접착제층이 도포되어 있음은 자명하다.
이와 같이 제1 보호필름(500)과 제2 보호필름(600)은 각각 프레임부(100)의 일면과 타면에 위치하면서 프레임부(100), 전지셀(200), 및 BMU커버(400)가 유동하지 못하도록 고정시키는 한편, 외부 충격으로부터 프레임부(100)에 수납된 전지셀(200)과 BMU커버(400)를 보호한다. 물론 외부 이물질이나 수분이 침투하는 것도 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 프레임부를 일 방향에서 바라본 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시한 프레임부를 타 방향에서 바라본 사시도이다. 또 도 7은 도 5의 A부분을 확대한 도면, 도 8은 도 5의 B부분을 확대한 도면, 도 9는 도 5의 C부분을 확대한 도면, 도 10은 도 5의 D부분을 확대한 도면이고, 도 11은 도 5의 E부분을 확대한 도면이다.
이들 도 5 내지 11을 참조하면서 프레임부에 관해 상세하게 설명하기로 한다.
복수개의 전지셀(200), BMU(300) 및 BMU 커버(400)가 위치하는 프레임부(100)는, 외곽 프레임(110), 제1 지지 프레임(120), 제2 지지 프레임(130), 및 제1 리브(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 외곽 프레임(110)은 중앙이 개방된 사각형 모양, 보다 상세하게는 대략 장방형 구조로 이루어져 있는데, 일측 가장자리를 따라서는 소정 간격 이격된 상태로 다수개의 제1 수용부(111)이 구비되는 한편, 일측 모서리 인근에는 절개부(112), 그리고 가장자리들 외측으로는 다수개의 고정구(113)가 마련되어 있다.
상세하게, 도 8 내지 10에 도시한 바와 같이, 외곽 프레임(110)의 일측 가장자리에는 길이 방향을 따라 슬릿 모양의 제1 수용부(111)가 형성되어 있으며, 이러한 제1 수용부(111)에는 후술할 제1 체결부가 삽입됨으로써, BMU 커버가 프레임부에 고정되고, 특히 제1 수용부(111)가 슬릿 모양이기 때문에 길이 방향을 따라 휘어지는 것을 억제할 수 있다.
여기서, 제1 수용부(111)는 외곽 프레임(110)을 높이 방향을 따라 슬릿 모양의 홈을 파거나, 외곽 프레임(110) 측면에 플레이트 모양의 지지부를 부착하여 형성시킬 수 있지만 제1 수용부(111)가 형성될 수 있다면 특별히 제한하지 않는다.
또 도 8 및 10에서와 같이, 제1 수용부(111)가 위치하는 외곽 프레임(110)에는 제1 수용부(111)와 연통될 수 있도록 제1 체결홀(110a)이 구비되며, 이러한 제1 체결홀(110a)에는 후술할 제1 후크가 삽입됨으로써, BMU 커버와 프레임부가 한층 견고하게 결합될 수 있다.
물론 도 7에서와 같이 제1 수용부 없이 제1 체결홀(110a)만 구비되어 있더라도 제1 후크가 제1 체결홀(110a)에 삽입됨으로써 BMU 커버의 유동을 억제하는 것이 가능하다.
모서리 인근에 위치하는 절개부(112)는 BMU의 접속단자가 외부로 노출될 수 있도록 하기 위한 통로에 해당되고, 고정구(113)는 배터리 팩을 디바이스(미도시)에 고정하기 위한 구성이다. 일 예로서 볼트(미도시)와 같은 공지의 고정부재가 고정구(113) 중앙에 마련된 관통홀을 경유한 후 디바이스(미도시)에 고정될 수 있다.
제1 지지 프레임(120)은 외곽 프레임(110)의 일측 가장자리 내측, 보다 상세하게는 제1 수용부(111)가 구비되어 있는 일측 가장자리 내측을 따라 위치하는데, 긴 띠 모양의 제1 플레이트(121), 제1 플레이트(121) 상면에 위치하는 제2 수용부(122)와 제3 수용부(123), 안착부(124), 그리고 제1 플레이트(121)와 안착부(124)를 관통하는 복수개의 용접홀(125)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제1 플레이트(121)는 외곽 프레임(110)의 휨 방지와 함께 전지셀의 하면 가장자리 일부분을 지지하는 역할을 수행하므로, 전지셀이 장착되었을 시 제1 플레이트(121)의 가장자리는 전지셀의 하면 가장자리 일부분과 중첩된다.
외곽 프레임(110)이 길이 방향으로 휘어지는 것을 최소화할 수 있도록, 제2 수용부(122)는 슬릿 모양이며 제1 플레이트(121)의 길이 방향을 따라 위치하는 것이 바람직하다. 또 제3 수용부(123)는 체결된 커버 플레이트가 길이 방향으로 움직이지 못하도록 폭 방향을 따라 형성되는 것이 좋고, 제2 수용부(122)와 제3 수용부(123)에는 제2 체결홀(122a)과 제3 체결홀(123a)이 각각 형성될 수 있다.
한편 제2 수용부(122)와 제3 수용부(123)는 제1 플레이트(121)에서 수직하게 일정 높이 돌출한 모양인데, 후술할 제2 체결부와 제3 체결부가 각각 삽입될 수 있도록 슬릿 모양의 홈이 형성되고 있고, 측면에는 관통된 상태의 체결홀이 마련되어 있다.
상면이 편평하고 일정 두께를 갖는 안착부(124)는 제1 플레이트(121) 상면에 위치하는데 BMU가 안착되는 공간을 제공하는 한편 외곽 프레임이 길이 방향과 폭 방향으로 휘는 것을 억제한다. 게다가 제1 플레이트(121) 상면과 안착부(124) 사이에는 높이 차이가 발생하고 따라서 안착부(124) 측면은 전지셀 측면을 지지할 수 있어 전지셀이 움직이는 것을 방지하는 기능도 수행할 수 있다.
한편 복수개의 용접홀(125)은 전지셀의 전극 단자와 BMU를 연결시킬 시 용접을 위한 개방구로서, 레이저 방식을 통해 전극 단자와 BMU를 결합시킬 수 있다.
제2 지지 프레임(130)은 제1 지지 프레임(120)과 외곽 프레임(110)의 타측 가장자리 내측을 연결하며, 전지셀의 가장자리 일면이 안착되는 장방형 플레이트 모양이다. 이러한 제2 지지 프레임(130)은 전지셀을 지지하는 기능 외에도 외곽 프레임(110)이 폭 방향으로 휘는 것을 방지한다.
제1 리브(140)는 제2 지지 프레임(130) 상면을 따라 위치하며, 제2 지지 프레임(130)과 직교하게 배치되는 것이 바람직하고, 장방형 플레이트 모양인 것이 더욱 바람직한데, 이는 프레임부의 무게가 증가하는 것을 최소화하면서도 외곽 프레임(110)이 폭 방향으로 휘는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.
특히, 전술한 제1 리브(140)가 제1 리브(140) 일측 단부에 직교하는 방향으로 연결된 상태로 구비될 시에는, 외곽 프레임(110)의 길이방향과 폭 방향으로의 휨 현상을 동시에 억제할 수 있다.
도 12는 본 발명의 배터리 팩을 구성하는 BMU 커버를 위에서 바라본 사시도이고, 도 13은 도 12에 도시한 BMU 커버를 뒤집어서 바라본 사시도이다.
또 도 14는 도 12의 A부분을 확대한 도면, 도 15는 도 12의 B부분을 확대한 도면, 도 16은 도 12의 C부분을 확대한 도면, 도 17은 도 12의 D부분을 확대한 도면이고, 도 18은 도 12의 E부분을 확대한 도면이다.
이들 도 12 내지 18을 참조하면서 BMU 커버에 관해 상세하게 설명하기로 한다.
BMU 커버(400)는 절연 재질로 이루어진 커버 플레이트(410), 외곽 프레임에 커버 플레이트(410)를 고정하기 위한 체결부(420) 및 제2 리브(430)를 포함하여 구성된다.
체결부(420)와 제2 리브(430)는 커버 플레이트(410) 일면에 구비되며, 체결부(420)는 제1 체결부(421), 제2 체결부(422) 및 제3 체결부(423)로 이루어질 수 있다. 이들 제1 체결부(421) 내지 제3 체결부(423)는 전술한 프레임부에 마련된 제1 수용부, 제2 수용부 및 제3 수용부에 각각 수용됨으로써, 프레임부에 BMU 커버(400)가 고정되고 또 외곽 프레임이 휘는 것을 방지한다.
상세하게, 커버 플레이트(410)의 길이 방향 일측 가장자리에는 외곽 프레임의 제1 수용부에 삽입될 수 있도록 커버 플레이트(410)와 대략 직각을 이루는 제1 체결부(421)가 구비되며, 제1 체결부(421) 외측면에는 외곽 프레임의 제1 체결홀에 체결될 수 있도록 제1 후크가 돌출한 상태로 형성되어 있다.
또 커버 플레이트(410)의 길이 방향 타측 가장자리 인근에는 제1 플레이트에 마련된 제2 수용부에 수용될 수 있도록 커버 플레이트(410)와 대략 직각을 이루는 제2 체결부(422)가 구비되며, 제2 체결부(422) 외측면에는 외곽 프레임의 제2 체결홀에 체결될 수 있도록 제2 후크(미도시)가 돌출한 상태로 구비되는 것이 바람직하다.
또 커버 플레이트(410)의 폭 방향 일측 가장자리에는 제1 플레이트에 마련된 제3 수용부 및 제3 체결홀에 수용될 수 있도록 커버 플레이트(410)와 대략 직각을 이루는 제3 체결부(423)와 제3 후크(423a)가 구비되어 있다.
커버 플레이트(410) 일면, 보다 상세하게는 제1 체결부(421) 내지 제3 체결부(423) 내측면에 위치하면서 길이 방향을 따라 형성된 복수개의 제2 리브(430)는 외곽 프레임이 길이 방향으로 휘는 것을 억제하는 한편, BMU(300)가 움직이는 것을 방지하기 위한 것이다.
외곽 프레임에 안착된 전지셀의 전극 단자 상면에는 BMU가 위치하며 이들은 용접에 의해 결합된다.
이때 용접불량이 발생하는 것을 방지하기 위해서는 단자와 BMU가 긴밀하게 밀착할 필요가 있고, 따라서 BMU 커버를 외곽 프레임에 체결된 이후에 용접할 시에는 제2 리브는 BMU를 가압하여 전극 단자와의 밀착력을 높일 수 있어 용접품질을 확보하는데 기여할 수 있다.
여기서, 무게가 증가하는 것을 최소화하면서도 휘는 것을 억젝할 수 있도록 제2 리브(430)는 격자 구조인 것이 바람직하고, BMU의 모든 면들을 고르게 지지할 수 있도록 모든 제2 리브(430)의 높이는 동일한 것이 보다 바람직하다. 물론 제2 리브(430)가 밀착하는 부분의 BMU에는 부품이 위치하지 않아야 함은 자명하다.
도 19는 도 12에 도시한 BMU 커버의 정면도이다. BMU 커버(400)에 구비된 제2 리브(430)의 높이는 체결부(420) 높이와 같거나 작을 수 있지만, 외곽 프레임(110)에 체결부(420)가 체결되었을 시, 커버 플레이트(410)가 외곽 프레임(110) 외부, 즉 외곽 프레임(110)들에 의해 형성되는 가상의 평면 위로 튀어나오지 않는 것이 바람직하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
100: 프레임부
110: 외곽 프레임 110a: 제1 체결홀
111: 제1 수용부 112: 절개부
113: 고정구
120: 제1 지지 프레임
121: 제1 플레이트
122: 제2 수용부 122a: 제2 체결홀
123: 제3 수용부 123a: 제3 체결홀
124: 안착부 125: 용접홀
130: 제2 지지 프레임
140: 제1 리브
200: 전지셀
210: 셀 케이스 220: 전극 단자
300: BMU
400: BMU 커버
410: 커버 플레이트
420: 체결부
421: 제1 체결부 421a: 제1 후크
422: 제2 체결부
423: 제3 체결부 423a: 제3 후크
430: 제2 리브
500: 제1 보호필름
510: 연장부
600: 제2 보호필름

Claims (15)

  1. 프레임부;
    상기 프레임부에 수납되는 둘 이상의 전지셀;
    상기 전지셀과 전기적으로 연결되는 BMU; 및
    상기 BMU를 보호하기 위한 BMU 커버;를 포함하되,
    상기 BMU 일면은 상기 프레임부의 일측 가장자리 내측에 지지되고 상기 BMU 타면은 상기 BMU 커버에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부는, 중앙이 개방된 사각형 모양의 외곽 프레임, 상기 외곽 프레임의 일측 가장자리 내측에 위치하는 제1 지지 프레임, 상기 제1 지지 프레임과 상기 외곽 프레임의 타측 가장자리 내측을 연결하는 장방형 플레이트 모양의 제2 지지 프레임, 및 상기 제2 지지 프레임 일면을 따라 위치하되 제2 지지 프레임에 직교하게 배치된 플레이트 모양의 제1 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 BMU 커버는 커버 플레이트, 및 상기 외곽 프레임에 상기 커버 플레이트를 고정하기 위한 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외곽 프레임에 상기 체결부가 체결되었을 시, 상기 커버 플레이트는 상기 외곽 프레임 외부로 돌출하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 외곽 프레임에는 슬릿 모양으로 이루어진 하나 이상의 제1 수용부가 구비되고, 상기 체결부에는 상기 제1 수용부에 삽입되는 제1 체결부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 수용부가 위치하는 상기 외곽 프레임에는 상기 제1 수용부와 연통하는 제1 체결홀이 구비되고, 상기 제1 체결부 일측면에는 상기 제1 체결홀과 치합되는 제1 후크가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 지지 프레임과 인접하게 위치하는 상기 제1 리브 일측 단부에는 상기 제1 리브와 직교하는 방향으로 슬릿 모양의 제2 수용부가 구비되고, 상기 체결부에는 상기 제2 수용부에 삽입되는 제2 체결부가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 수용부 일측면에는 제2 체결홀이 구비되고, 상기 제2 체결부 일측면에는 상기 제2 체결홀과 치합되는 제2 후크가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 커버 플레이트 일면에는 제2 리브가 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 리브는 일정 높이를 갖는 격자 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 리브 높이는 상기 체결부 높이 이하인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 제1 지지 프레임에는 제1 플레이트가 마련되며, 상기 제1 플레이트 일면에는 일정 두께를 갖는 편평한 안착부가 구비되고, 상기 BMU는 상기 안착부에 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안착부에는 하나 이상의 용접홀이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부 일면에는 접착제층이 도포된 제1 보호필름이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부 타면에는 접착제층이 도포된 제2 보호필름이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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